Хемосорбент для очищення повітря від діоксиду сірки

Реферат: UA 89791 U UA 89791 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до області фізико-хімічних процесів, зокрема хемосорбції, і може використовуватися в засобах для очищення повітря від діоксиду сірки. Діоксид сірки (SO2) є дуже небезпечною речовиною як для здоров'я людини, так і для всієї екосистеми. Потрапляючи в атмосферу і випадаючи з дощем на землю (кислотні дощі), діоксид сірки пошкоджує рослини і викликає хвороби у людей і тварин. Галузі та виробництва, де діоксид сірки може знаходитися в повітрі (особливо в виробничих приміщеннях), численні, унаслідок чого виникає потреба розробки дешевих ефективних адсорбентів для очищення повітря від діоксиду сірки. Досягнутий рівень техніки в області хемосорбентів для очистки повітря від діоксиду сірки характеризується наступними прикладами. Відомий "Хемосорбент для очищення повітря від діоксиду сірки", патент України на корисну модель № 56335 опубл. 10.01.2011 р., Бюл. № 1, активною речовиною якого є водний розчин гексаметилентeтраміну (ГМТА), який містить добавки деканолу при співвідношенні інгредієнтів, % мас: ГМТА - 10,0-20,0; деканол - 0,1-2,0; вода - решта. Недоліком відомого хемосорбенту є те, що для його використання потрібні великі та дорогі споруди: барботажні, ерліфтні апарати, розпилюючі пристрої та ін. Відомий "Хемосорбент для очищення повітря від діоксиду сірки" по європейському патенту ЕР 1570903 (А1), опубл. 2004-08-03. Хемосорбент містить носій - цеоліт, на який нанесений каталітичний шар зі сполук металів (платини, паладію, родію) та активованого алюмінію. Недоліком відомого хемосорбенту є висока вартість, обумовлена наявністю дорогоцінних металів. Відомий "Хемосорбент діоксиду сірки", патент України на корисну модель № 36858 опубл. 10.11.2008 p, Бюл. № 21, вибраний прототипом, що містить носій - природний базальтовий туф, на поверхню якого нанесена активна речовина - водний розчин гексамeтилентетраміну (ГМТА) при співвідношенні інгредієнтів, % мас: ГМТА - 10,0-20,0; вода - 7,5-10,0; носій - решта. Недоліком відомого хемосорбенту є невеликий час захисної дії від діоксиду сірки з концентраціями, які не перевищують 10 ГДК, що не дає змоги використовувати його у фільтрах засобів індивідуального захисту органів дихання людини (ЗІЗОД). Задачею, на рішення якої спрямована корисна модель, є створення недорогого хемосорбенту з великим часом захисної дії для очищення повітря від діоксиду сірки з концентрацією не більше 15 ГДК для використання в ЗІЗОД. Це досягається завдяки використанню хемосорбенту, що містить як носій дешевий природний діатоміт трепел, що добувається в Україні (Кіровоградська обл.), а як активні речовини - гексаметилентетрамін та гідроксид натрію при співвідношенні інгредієнтів, % мас: ГМТА 2,5-2,8 NaOH 0,5-0,9 носій (трепел) решта. Хемосорбент отримували методом просочування. Природний трепел попередньо сушили до сталої маси при Τ=110 °C, а потім імпрегнували водним розчином NaOH + ГМТА певної концентрації. Об'єм просочувального розчину повинен приблизно в 1,5 рази перевищувати сумарний об'єм пор носія. Отримували вологі пухкі зразки, які сушили при 110 °C до сталої маси. Вміст реагентів розраховували на масу сухого зразка. 3 Газоповітряну суміш (ГПС), що містить SO2 у концентрації 150 мг/м , отримували шляхом Cп 45 50 55 Cк змішування потоків очищеного повітря і SO2 в змішувачі. Початкову ( SO2 ) та кінцеву ( SO2 ) концентрації діоксиду сірки визначали за допомогою приладу "Газоаналізатор 6673ЭХ08" 3 ("Аналітприлад", Україна), чутливість якого 2 мг/м ; час встановлення концентрації не більш 60 с. Зразки запропонованого хемосорбенту багаторазово випробовувався в лабораторії кафедри неорганічної хімії та хімічної екології Одеського національного університету імені І.І. Мечникова з доброю відтворюваністю результатів. Помилка не перевищувала 5 % при проведенні понад 100 експериментів. Умови експериментів були такими. Хемосорбент запропонованого складу мав масу 10 г, висота шару адсорбенту в реакторі 4 см. Через реактор 3 пропускалося повітря з вмістом діоксиду сірки 150 мг/м з об'ємною витратою 1 л/хв. (лінійна швидкість ГПС - 4,2 см/с). Умови експерименту відповідали умовам використання адсорбенту в ЗІЗОД (респіраторах). Експериментальні дослідження пропонованого адсорбенту на предмет тривалого захисту органів дихання людини в атмосфері, забрудненій діоксидом сірки з концентрацією, у 15 разів 1 UA 89791 U вищою за ГДК, підтвердили, що поставлена технічна задача успішно вирішується за рахунок оптимальної концентрації гексаметилентетраміну та гідроксиду натрію на поверхні природного трепелу. Залежність часу захисної дії запропонованого хемосорбенту при проходженні через нього 5 Cп  150мг / м3 повітря з концентрацією діоксиду сірки 15 ГДК (m к=10 г; SO2 ; Τ=20 °C; w=1 л/хв; U=4,2 см/с) від концентрації гексаметилентетраміну та гідроксиду натрію відображена в таблиці 1. Таблиця 1 Вміст ГМА + NaOH 4 С·10 , моль/г мас. % 0 0 1,0 0,9 2,0 1,8 4,0 3,6 5,0 4,5 10 Час захисної дії, хв. τ0, хв τГДК, хв. 12 15 75 87 130 160 320 345 330 349 Порівняльний аналіз даних експерименту з даними для прототипу відображено в таблиці 2 Таблиця 2 Хемосорбент Прототип Отриманий запропонованим способом 15 Початкова концентрація SO2 у 3 повітрі (мг/м ) 100 Час захисної дії, хв. 150 80 345 Випробування запропонованого хемосорбенту показали, що максимальні значення часу захисної дії досягаються при кількості ГМТА + NaOH-4,0 моль/г, збільшення концентрації суттєво на час захисної дії не впливає і тому не доцільно. У такий спосіб встановлено, що запропонований хемосорбент має достатній час захисної дії від діоксиду сірки при його концентрації в повітрі 15 ГДК і може бути успішно використаний як хемосорбційний матеріал для респіраторів, протигазів і інших пристроїв для очищення повітря від діоксиду сірки. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Хемосорбент для очищення повітря від діоксиду сірки, що містить пористий носій, на поверхню якого нанесені активні речовини, який відрізняється тим, що як носій хемосорбент містить природний діатоміт трепел, а як активні речовини - гексаметилептетрамін та гідроксид натрію, які наносяться на носій імпрегнуванням їх водним розчином, при співвідношенні інгредієнтів, % мас.: ГМТЛ(гексаметилептетрамін) 2,5-2,8 NaOH(гідроксид натрію) 0,5-0,9 носій (трепел) решта. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2